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张诚:三峡工程的电力生产管理
2009/4/20 17:08:28    新闻来源:中国水力发电工程学会

  1 概况

  三峡工程是治理和开发长江的关键性骨干工程,具有防洪、发电、通航等巨大综合效益。三峡电站是当今世界上装机容量最大的电站,共安装32台单机容量为700MW(其中左岸电站14台、右岸电站12台、地下电站6台)和2台单机容量为50MW(电源电站)的水轮发电机组,总装机容量22500MW,年均发电量约900亿千瓦时。三峡电站主要向华中、华东和南方电网供电,覆盖八省二市,输电通道连接中国四大区域电网,形成了以三峡电站为核心枢纽,全国电网互联的基本格局,优化了区域电网之间的资源配置。
2003年以来,长江电力顺利接管了26台三峡机组,三峡电站运行稳定,主要运行指标达到国际先进水平。截至2008年11月30日,三峡电站累计发电量达2830亿千瓦时,三峡工程的巨大综合效益得以充分发挥,为华东、华中、华南和川渝等地区提供了的优质、清洁的可再生能源,为国民经济发展作出了重要贡献。

  2 三峡工程的电力生产调度

  为充分发挥三峡-葛洲坝梯级枢纽的整体综合效益,满足多方面对三峡水库运行的需求,长江电力实施了梯级水利枢纽综合调度运行体制,主要包含以下内容:

  2.1以整体效益最大化为目标
长江电力始终把追求枢纽整体效益最大化作为目标,坚持正确处理好三峡水库综合利用的关系,统筹兼顾防洪、通航、生态和发电效益。一是把枢纽防洪放在首位,严格执行国家批准的水库调度规程和防洪指令,确保枢纽防洪达到最优效果。二是全力确保航道通畅,充分发挥生态效益,为缓解长江枯水期下游地区紧张的生产、生活、通航用水需求,三峡水库在2006年和2007年冬季启动生态调度机制,削减库存水量,对下游均衡补水,起到了调节水量、平衡生态的功效,缓解了长江中下游航运和灌溉的困难。三是化害为利,在保障防洪、通航安全的前提下,大力推行精益生产,用好每一方水,发好每一度电,为社会提供尽可能多的清洁能源。充分利用梯调中心水文、气象预报技术优势,不断优化调度,提高水能利用率,适当提前降低三峡枢纽控制水位、增加调节库容,适时拦蓄流域小洪水及洪水尾梢,增加梯级电站发电量。同时在汛期水库控制水位的允许波动范围内,重复利用有效库容增加发电。据统计,2003年至2008年11月,三峡、葛洲坝梯级电站节水增发电量约130亿千瓦时,平均水能利用提高率达到5.1%。

  2.2 实施梯级枢纽水电联合调度

  三峡-葛洲坝梯级水利枢纽实施水电联合调度具有以下特点:
健全制度,明确责任:为保障梯级水电联合调度的有效实施,政府主管部门、运行与调度管理单位在大量课题研究基础上,编制了《三峡梯级调度规程》、三峡防洪应急调度预案、调度联系制度、运行方式管理制度、设备检修管理制度等多项制度,建立了科学规范的规程体系,明确了防汛、电力、航运、通信、水文和气象等部门和单位各方在调度关系中的责权。通过沟通协调,充分理顺了调度关系,为联合调度提供了组织保障。

  机构统一、同台值班:三峡枢纽和葛洲坝枢纽设置一个调度机构-梯调中心,负责对内外部一切调度指令的传递和下达。同时,实行水库调度和发电调度的同台值班方式,减少沟通环节,提高实时调度的应急响应效率。

  水电互动,优化方案:在实时调度过程中,先根据未来水情预测及水库综合运用方式,初步确定梯级电站发电负荷及机组的运行方式,之后再结合电网负荷需求及电站机组情况,由调度决策系统依据当时的防洪、航运等限制条件,确定最优的水库、发电调度方案。

  平台创新,技术保障:长江电力已在长江干流湖北宜昌-四川屏山区间布设了417个水雨情自动遥测站,建立了覆盖三峡上游42.5万平方公里流域面积的水库水情自动测报系统,还研发了三峡水调自动化系统和三峡梯调计算机监控系统,建立了先进的调度技术平台,为联合调度的实施提供了技术保障。

  2.3 保障电网安全和电能质量

  三峡电站对电网的安全稳定运行影响极大,长江电力遵循顾客至上的理念,竭力满足电网需求。一是不断增强精确预报和优化调度能力,提高购售电合同和并网协议履约水平,减少超合约电量,同时与电网公司建立定期会商机制,主动了解和满足电网企业的需求。二是不断探索和优化三峡-葛洲坝梯级电站调峰方式,积极为电网提供优质电能和辅助服务,全部发电机组都具备了电网一次调频功能,自动发电和电压控制装置(AGC、AVC)投入率超过电网调度部门的要求。三是在不断提高电站自身安全水平的同时,投入大量资源与国内科研机构联合攻关,研制出了具有抑制低频振荡及防无功反调的双重功效的三峡电站PSS系统稳定装置,做到了与机组同步调试、同步投入运行;三峡电站在电网运行安全受到严重威胁时,及时采取措施,帮助电网转危为安。

  3 三峡电站的运行管理

  3.1构建先进的运行管理平台

  为提高运行管理效率和可靠性,三峡电站搭建了高度自动化和信息化的管理平台,主要由计算机监控系统(CSCS)、生产管理信息系统(ePMS)和设备状态监测及趋势分析系统(CMD)组成。

  3.1.1电站计算机监控系统(CSCS)

  电站计算机监控系统(Computer Supervision and Control System,简称CSCS)是三峡电站全面实现生产过程自动化控制的核心,具有强大的数据采集和历史数据库功能,通过和ePMS、设备状态监测及趋势分析系统信息交换,实行资源共享,实现了水轮发电机组、泄水闸门远程自动化操作,并具有自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)等重要功能。

  3.1.2生产管理信息系统(ePMS)

  结合三峡电站的管理特点,建设了电力生产管理信息系统ePMS
(electric Production Management System),通过与实时计算机监控系统的互联,涵盖了电站生产业务的各个环节,实现了信息的高度集成化,形成了一个“以预算管理为龙头、以财务管理为核心、以设备管理为目标、以工单为中心载体”的电力生产ERP系统。运行管理、设备维护管理、物资管理、财务与成本分析、人力资源管理、安全及可靠性管理、计划合同管理、文档管理各模块紧密集成、相互关联、数据高度共享和严格受控,优化了资源配置,提高了管理效率,降低了生产成本。

  3.1.3设备状态监测及趋势分析系统(CMD)

  三峡电站跟踪状态监测技术的发展,在广泛调研的基础上编制了《三峡电站主设备状态监测系统规划》,目前已逐步安装了水轮发电机组、变压器、GIS主设备的振动、摆度、气隙、局放、气体分析和SF6气体泄漏等在线监测装置,建立了机组电气量与非电气量的趋势分析系统和发电机定子水冷状态监测及故障诊断专家系统。为实时监测设备运行状态,分析预测状态发展趋势,及早发现设备的异常和潜伏性故障,进行状态诊断与维修决策奠定了基础。

  3.2实施诊断运行策略

  三峡电站以状态监测及趋势分析系统(CMD)为核心,整合监控系统、PDA(个人信息助理)信息采集系统,计算机网络等软、硬件平台,形成了一条完整的设备运行信息链,建立了对设备特征信息进行数据采集、处理、分析的模型化、程序化的诊断分析技术平台。

  长江电力广泛开展国际对标,根据三峡电站发电设备的技术参数,结合国内大型水电站运行管理经验,制订了符合三峡电站设备运行特点的诊断分析技术标准。

  三峡电站的诊断运行应用采取“五步分析法”:日分析:适时监督,发出红色报警;周分析:填报诊断运行规定格式报表,进行趋势与统计分析;月分析:提交遗留缺陷清单,填报关键参数月统计表,
专项定期分析,提交建议报告;年度分析:编制枢纽运行与电网分析报告并反馈。

  通过诊断分析已多次发现机组设备隐蔽性缺陷和安全隐患,成功避免了故障或事故的发生,提高了设备运行可靠性,减少了不必要的停运检修带来的发电损失和维修成本。通过持续监测设备运行工况,开展诊断分析,迅速掌握了多类型700MW发电机组的运行特性,同时培育了一支运行经验丰富、高素质的技术队伍。

  4 三峡电站的维修管理

  在三峡电站诊断运行的基础上,实施了以诊断和评估为基础的精益维修策略PMDE(Preventive Maintenance based on Diagnosis and Evaluation),其指导思想是勤检查、重诊断、多保养、少检修。即根据主设备制造商技术规范、相关技术标准等拟定设备检修周期和主要检修项目,结合设备状态检测、和诊断与评估结果,完善检修项目,合理调整检修时间和工期安排,并对检修过程实行项目管理,优化了资源的配置、保证了检修质量、控制了设备维修的成本。

  4.1建立设备维修评估机制

  通过诊断运行分析进行评估,根据评估的结果采取不同的处理方式。包括:
日常评估:按设备缺陷或异常管理流程通过ePMS系统完成。发生设备缺陷或异常时,先由具有诊断运行能力的运行人员作出初步的检查和判断,并将缺陷或异常的现象及初步检查和判断的结果,传递至相关“设备医师”进行“确诊”,维修人员根据“设备医师”的处置结果并按照紧急程度要求,在规定的时间内进行处理。

  集中性检修(C、B、A级)评估:由技术专家和领导决策层构成的评估组完成,维修评估对不同的机组分别进行,评估基于设备的运行状况、诊断结果、设备的重要性、设备发生故障后果与进行维修技术经济比较、设备发生故障后果的影响程度等因素。评估的结果作为制定检修计划的依据。

  4.2 完善检修计划
三峡电站在事先拟定设备检修周期和主要检修项目的基础上,依据设备状态的诊断结果,合理调整检修时间和工期安排,优化检修项目,提高检修质量,关注检修效果。既避免了计划检修的过度检修和检修不及时的问题,又有效地解决了目前状态检修存在技术不成熟、缺乏政策依据的实施风险;既利用了计划检修便于风险控制的优点,又融合了状态检修提高质量、降低成本的长处。

  4.3实施项目管理

  在三峡电站检修和技术改造项目中,通过建立项目责任制,设置项目经理,使安全、质量、进度、成本控制责任到人,在具体的设备检修过程中,充分利用ePMS信息系统的检修管理模块,通过规范项目管理流程和管理制度来保证设备检修的过程控制,形成检修项目制定、计划安排、过程实施、检修项目评价和持续改进的闭环控制。

  4.4 三峡电站的主要可靠性指标

  从2003年首台机组投产至今,三峡电站机电设备总体运行平稳,可靠性指标达到行业先进水平。
2003年以来,三峡电站机组的可靠性指标如下表所示。

  三峡电站2003-2007年可靠性指标 
    

  从上表可以看出,三峡电站机组等效可用系数在投产以来持续保持在较高的水平,机组的强迫停运率始终维持在较低水平,运行风险得到了有效控制,三峡电站的运行管理是富有成效的。

  5.三峡电站发电生产的安全与环保管理

  5.1安全生产管理

  在安全管理上,长江电力实践“五项兴安”,努力构筑本质安全的三峡电站:

  以人兴安:树立“以人为本,安全第一”的安全发展观,深入开展员工安全教育和安全技能培训,增强全员责任心和安全意识,全面提高员工安全技能水平。

  依法兴安:全面贯彻了OHSAS 18001职业健康安全管理体系,建立了覆盖了电力生产全过程的安全管理制度体系;落实安全生产责任制,明确了各级电力生产人员的安全职责规范,确立了“以零违章确保零事故,以零质量缺陷确保零质量事故”的“双零”安全管理目标。

  科技兴安:针对三峡电站电力生产中的重点、难点问题,大力开展技术攻关和项目科研,加快推动科研成果的应用,从设备调试期开始持续进行设备改造,提高设备安全稳定性能。  

  预防兴安:广泛开展危险源辨识与预控;建立起集应急工作管理体系、应急救援指挥机构、应急预案体系、应急救援保障体系和危险目标监测、预警与事故报告体系于一体的应急工作体系;定期开展应急预案培训与演练,增强应急响应能力。  

  文化兴安:不断完善安全文化体系建设,从三峡工程电力生产实践中提炼形成了富有特色的安全文化。通过发布了《安全手册》,开展安全文化宣贯与讨论等多种途径培育“习惯性遵章”的安全文化。

  5.2 重视环境保护

  充分发挥巨大综合效益,体现三峡枢纽的生态环保本质:三峡电站年发电量约900亿千瓦时,与燃煤发电类比,可替代消耗5000万吨标准煤,减少排放二氧化碳1亿吨、二氧化硫100万吨、一氧化碳1万吨、一氧化氮37万吨。如果以中国2007年能源消费总量26.5亿吨标准煤对比,单就发电一项,对我国温室气体减排贡献率约为2%;科学运用三峡水库的巨大库容调蓄水资源,在丰水期为长江中下游流域提供了可靠的防洪保障,在枯水期实施生态补水调节,有效缓解了长江中下游生态用水压力。 

    通过三峡工程推动了区域生态与环境保护:通过妥善安置移民,保证每位农村移民拥有一份不低于当地人均标准的耕地,切实避免了毁林开荒、陡坡种植,避免了新的水土流失,有效地保护了库区的生态环境。投入大量资金用于三峡库区及其上游流域水污染防治。目前,三峡库区城镇已建成58座污水处理厂和41个垃圾处理场,同时关停破产了1500多家会造成污染的工矿企业。
     
  三峡工程的运行管理始终将生态环保放在首位:三峡工程建立了国内唯一的跨地区、跨部门、跨学科、综合性的生态与环境监测系统和先进的数字化地震监测网,制订了三峡库区破坏性地震应急预案;对泥沙进行全面的观察研究,通过“蓄清排浑”的水库调度方式,解决了库区泥沙问题;开展了“保护母亲河”活动,制定五年活动规划及年度工作目标,设立环境监督、监测岗位和“青年环保项目作业示范岗”,结合“世界水日”、“世界环境日”开展环保主题宣传教育,每年组织坝区植树造林活动,为加强长江流域珍稀物种的研究和保护,长江电力累计投入中华鲟研究所约4500万元专项资金用于中华鲟的研究和保护,累计放流各种规格中华鲟约460万尾;重视电力生产过程中的环境保护,全面贯彻ISO 14000环境标准化管理体系,开展“绿色检修”、“零排放”活动,努力经营绿色三峡电站,创建“环境友好型”企业。

  6.结语

  长江电力肩负运行管理三峡工程的历史使命,坚持贯彻以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,不断学习和借鉴国内外先进的管理方法,努力提升三峡电站的运行管理水平,为三峡工程的长期安全稳定运行和巨大综合效益的充分发挥提供了可靠保障。

  张诚简介:

  张诚,男,1957年生,湖北孝感人,电力工程博士,经济学学士,教授级高级工程师。1982年毕业于华中工学院,历任葛洲坝电厂技术专责、车间主任、三峡开发总公司设备公司副总经理,三峡国际招标有限公司总经理,三峡水力发电厂首任厂长。参与并主持了三峡工程的设备招标、运营管理等系列工作。现任中国长江电力股份有限公司总经理,中国电力企业联合会水电分会会长。

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